跳到主页内容
美国国旗

美国政府的官方网站

Dot政府

gov意味着它是官方的。
联邦政府网站通常以.gov或.mil结尾。之前分享敏感信息，确保你在联邦政府网站。

Https系统

该站点是安全的。
这个https（https）：//确保您连接到官方网站，并且您提供的任何信息都是加密的并安全传输。

访问密钥 NCBI主页 MyNCBI主页 主要内容 主导航
.2019年2月28日：296:54-67。
doi:10.1016/j.jconrel.2019.01.013。 Epub 2019年1月15日。

用于周围神经再生的定向微通道聚合物-纳米管复合材料：小分子药物输送

Ohan S马努基安 1, 迈克尔·阿鲁尔 2, 斯威莎·鲁德莱亚 三, 伊沃·卡拉齐奇 4, Sangamesh G Kumbar公司 5
附属公司

用于周围神经再生的定向微通道聚合物-纳米管复合材料：小分子药物输送

Ohan S马努基安等。 J控制释放. .

摘要

周围神经损伤约占所有创伤患者的2.8%，仅在美国，每年的费用就达70亿美元。尽管存在相关缺陷，但目前的治疗方案仍依赖于使用自体移植进行手术干预。据报道，工程神经导管、干细胞疗法和瞬时电刺激可以提高功能恢复的速度。作为电刺激传导效应的替代方案，我们设计并优化了一种具有对齐微通道的神经引导导管，用于持续释放促进神经脉冲传导的小分子药物。利用载药埃洛石纳米管（HNT）增强的可生物降解壳聚糖结构，形成具有相互连接的纵向排列孔的泡沫状导管，平均孔径为59.3±14.2μm。含HNT的定向复合材料产生了各向异性的力学行为，杨氏模量为0.33±0.1 MPa，与天然外周神经的力学行为非常相似。这份手稿报道了4-氨基吡啶（4AP，分子量94.1146 g/mol）的持续递送，这是一种钾通道阻滞剂，可作为生长因子替代物，以提高神经再生速度。导管配方在前7天内释放了总共30±2%的封装4AP。人雪旺细胞的关键蛋白如神经生长因子、髓鞘蛋白零和脑源性神经营养因子的表达呈4AP剂量依赖性升高。对Wistar大鼠临界大小坐骨神经缺损的初步体内研究证实，导管可缝合，强度可承受植入后4周内的动态力。组织学评估表明导管的生物相容性以及导管和管腔内施万细胞的浸润和组织。这些神经引导导管和4AP持续递送可以作为神经修复和再生的一种有吸引力的策略。

关键词：埃洛石纳米管；神经导管；周围神经再生；聚合物复合材料；坐骨神经缺损；小分子药物传递；持续释放。

PubMed免责声明

数字

图1。
图1。
（a） 通过将模具中壳聚糖溶液的底面（用聚苯乙烯泡沫塑料绝缘，未显示）暴露在浸没在液氮中的不锈钢板上，形成一个单向热梯度，从而实现了对壳聚糖溶液进行单向冷冻。曝光后，单轴热梯度导致冰晶线性形成。（b） 一个简单的示意图，说明了将4AP药物并入Halloysite纳米管（HNT），然后在定制模具中与壳聚糖混合，以生产载药导管的过程。所示为原型的照片以及对齐多孔微观结构的典型SEM图像。
图2。
图2。
SEM图像显示（a）导管横截面（SB=1 mm）的多孔通道微观结构；（b） 纵向分段的导管，SB=100µm；（c） 导管横截面，SB=100µm。在整个结构中可以看到高度线性的孔隙结构。（d） 在壳聚糖基质中对FITC-负载的HNT进行成像，显示其在整个构建物中均匀分布。（e） 计算了HNT的方向性，表明HNT的高度排列分布是由聚合物基质的排列引起的。（f）接种在导管上的人雪旺细胞在排列聚合物基质的方向上显示出排列和增殖。（g）种子雪旺细胞的方向性证实了细胞在对准的微通道导管上的对准分布。
图3。
图3。
对装配好的神经导管进行拉伸机械测试，包括对齐的孔隙和随机孔隙，以及有无埃洛石加固（分别标记为5%HNT和0%HNT）。与含0%HNT的样品相比，含5%HNT的复合样品的杨氏模量增加。孔的排列显示出各向异性的力学性能，增加了模量，特别是对于具有5%HNT的排列复合材料，其显示出最大的模量。在通常认为天然外周神经的杨氏模量为0.50 MPa的情况下，排列的复合导管显示出非常相似的模量*=p<0.05，**=p<0.01，**=p<0.001。
图4。
图4。
4AP加载到HNT之前和之后的TGA光谱（a）。负载4AP（b）的HNT的改性如TGA曲线所示，4AP和埃洛石均出现分解峰。将加载到HNT中的4AP量量化为4AP分解对应的给定温度范围内的质量损失，并表示为HNT-4AP总质量的百分比。（c） Pristine壳聚糖和复合Cht/HNT-4AP。
图5。
图5。
（a） PBS pH 7.4（黑色）和PBS中用4mg/mL溶菌酶（红色）降解交联复合物Cht/HNT-4AP样品（n=3个样品/时间点，平均值±s.d.）。降解以剩余聚合物的重量（%）表示*=p<0.05 vs PBS，**=p<0.01 vs PBS，***=p<0.001 vs PBS.（b）代表性SEM图像，显示在PBS+溶菌酶降解过程中不同时间点的交联复合样品。
图6。
图6。
（a） 4AP药物加载到HNT的示意图，随后药物从管腔持续释放。（b） 埃洛石纳米管中4AP的累积释放；（c） 4AP从Cht（黑钻石）、交联Cht（蓝色方形）、复合Cht/HNT-4AP（红色圆圈）和交联复合Cht/HNT-4AP（橙色三角形）的累积释放（n=5个样品/组，平均值±标准差）。（d） 样品中4AP的突发释放，其中突发释放被量化为前1小时内的累积药物释放百分比（n=5个样品/组，平均值±标准差）**=p<0.01，****=p<0.0001。
图7。
图7。
（a） 乳糖酶脱氢酶（LDH）泄漏细胞毒性试验检测不同剂量4AP对培养的人雪旺细胞的作用。ns=无显著性。（b） 在不含药物（对照）或1、5和10µg/mL 4AP的TCPS上培养长达21天的人施旺细胞的MTS分析*=与对照组相比p<0.05，***=p<0.001与对照组，***=p<0.0001与对照组。（c） 复合导管培养21天的人雪旺细胞的MTS分析**=与第1天相比，p<0.01。（d） 人雪旺细胞在复合导管上培养并用活/死细胞染色。图（i）显示了10个共聚焦显微镜图像的Z叠加投影，每个图像深度为10µm，并且使用颜色深度梯度（ii）为细胞Z位置显示了相同的伪彩色图像。
图8。
图8。
（a） 体外免疫荧光染色图像显示，在4AP药物治疗的剂量反应研究中，人类雪旺细胞被染色为NGF、P0和BDNF（分别被染成红色）。对照组接受不含药物的培养基，通过色谱柱分别与1、5和10µg/mL药物培养基溶液进行比较。SB=10µm。（b） NGF、P0和BDNF免疫荧光染色定量（分别从左到右）。测量每种抗体的染色强度，并将其显示为具有5至95%置信区间的盒形图（n=5张图像/组）*=与对照组相比p<0.05，***=p<0.001与对照组，***=p<0.0001与对照组。
图9。
图9。
（a） 横断前的大鼠坐骨神经。（b） 载药复合导管修复15mm坐骨神经缺损。（c） 坐骨神经纵切面的H&E染色显示，髓鞘组织良好，呈波浪状的圆形轴突，典型的轴突和雪旺细胞。（d） 术后4周，载药导管纵切面H&E染色修复神经。（e） 天然坐骨神经横截面的H&e染色显示轴突和施旺细胞组织良好，周围是会阴结缔组织。（f） 术后4周，载药导管横截面H&E染色修复神经。Schwann细胞开始通过导管腔部分浸润和组织，并进入导管支架基质（染成深红色）。复合导管支架具有良好的可缝合性、足够的承受移动力的能力和良好的生物相容性，有利于促进神经修复和再生。
请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

查看所有类似文章

引用人

查看所有“被引用”文章

工具书类

    1. Burnett MG和Zager EL，“周围神经损伤的病理生理学：简要回顾”，《神经外科焦点》，第16卷，第1-7页，2004年。-公共医学
    1. Gu X、Ding F和Williams DF，“外周神经再生的神经组织工程选项”，《生物材料》，第35卷，第6143–6156页，2014年。-公共医学
    1. Anderson M、Shelke NB、Manoukian OS、Yu X、McCullough LD和Kumbar SG，“外周神经再生策略：基于电刺激聚合物的神经生长导管”，《生物医学工程评论》，2015年第43卷。-项目管理咨询公司-公共医学
    1. Chen P、Piao X和Bonaldo P，“巨噬细胞在外周神经损伤后Wallerian变性和轴突再生中的作用”，《神经病理学学报》，第130卷，第605-618页，2015年。-公共医学
    1. Griffin JW、Hogan MV、Chhabra AB和Deal DN，“周围神经修复和重建”，《骨与关节外科杂志》，第95卷，第2144-2151页，2013年。-公共医学

出版物类型

MeSH术语